《地面激光點云處理與精細重構理論與方法》針對地面三維激光在高精度空間數據處理及大規模三維激光散亂點云的高精度建模的理論與關鍵技術，系統闡述了三維激光點云的獲取與處理方法，提出了基于點云特征向量的配準、多站點云數據融合的核心算法；提出了一種顧及三維拓撲關系一致性的高精度三維建模的CSG-BREP數據模型及建模方法；研究了大數據空間三維實體GPU可編程計算及流數據的高速渲染的關鍵技術，最后給出了研究成果在古建筑與現代建筑及特殊復雜幾何形狀精細重建的工程應用。
《地面激光點云處理與精細重構理論與方法》可作為測繪、三維地理信息系統、計算機圖形學領域的研究開發人員的參考書，還可供建筑遺產數字化保護的工程技術人員及相關專業的教師、研究生閱讀。
20世紀中后期，三維激光掃描技術伴隨著光學、電子學的不斷發展，使激光雷達測量技術在全球范圍內得到飛速發展。它作為一種快速實景復制技術，是測繪領域繼GPS技術之后的又一次技術革新，較傳統單點測量技術手段與方法，具有高效率、高精度及全景化測量等技術優勢。通過全景化的快速測量方法獲取高分辨率、精細的地理空間對象表面的三維點云數據，為建立精細的三維實體模型提供了必備的數據基礎。
近年來，地面三維激光掃描技術不斷突破，應用領域日益拓寬，在地形測繪、城市管理、災害監測、遺產保護等方面發揮著越來越重要的作用，并形成了巨大的產業。三維激光點云數據量也在呈指數級倍增，如何高效地處理基于大數據特征的點云數據處理、快速構建精細三維模型及三維逼真展示一直是目前國內外研究的焦點。本書重點旨在點云數據預處理、三維精細建模與可視化方面，開展理論與關鍵技術的研究，為提高三維激光掃描技術的應用提供理論指導與工程應用技術參考。
全書共分8章，內容包括：
第1章緒論，闡述了研究的意義，當前地面三維激光點云處理、數據配準、三維精細建模、可視化等方面的研究現狀及存在的問題。
第2章點云數據預處理，主要研究了點云數據異常值過濾和點云數據精簡過濾，提出了一種高效的可移動網格劃分的點云精簡過濾算法。
第3章點云配準，引入點特征描述子，采用點特征快速直方圖作為點云初始配準所采用的特征描述子，從算法準確度和效率角度改進采樣一致性初始配準算法；充分利用初始配準的重疊區，提出一種基于點云重疊區域的改進ICP算法：針對大數據，進而提出基于OpenMP并行加速和OpenCL并行加速算法。
第4章點云三維幾何精細建模，提出了一種顧及拓撲一致性的CSG-BREP三維數據模型。從拓撲元素、拓撲結構、拓撲位置、拓撲方向、拓撲狀態、拓撲子級6個方面定義了CSG-BREP模型；給出了從點云擬合基本體素的方法及CSG布爾算子的實現；通過模型，研究了針對模型的查詢和訪問算法。
第5章高精度模型紋理重建，提出了一種角錐體法的攝影測量紋理重建算法，較好地解決了適用于大傾角影像的方位元素解算，獲得了高精度的紋理重建。
第6章三維交互可視化，針對大數據點云、CSG-BREP及TIN模型可視化問題，介紹了基于DirectX 11的渲染管線，論述了基于GPU可編程性的并行計算，快速渲染繪制與交互拾取的技術方法。
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前言
第1章 緒論
1．1 研究意義
1．2 研究現狀
1．2．1 點云配準
1．2．2 點云構建三維拓撲模型
1．2．3 可視化
1．3 存在的問題
1．4 主要研究內容
第2章 點云數據預處理
2．1 點云數據異常值過濾
2．1．1 人工交互去噪方法
2．1．2 點云局部自動去噪
2．2 點云數據精簡過濾
2．2．1 可移動網格劃分算法流程
2．2．2 可移動網格劃分算法具體實現過程
2．3 本章小結
第3章 點云配準
3．1 點云自動初始配準
3．1．1 點特征描述子
3．1．2 點云自動初始配準的具體實現
3．2 點云自動精細配準
3．2．1 點云重疊區域計算
3．2．2 ICP配準算法
3．3 點云配準并行加速算法
3．3．1 并行加速方案的選擇
3．3．2 點云初始配準并行加速的實現
3．3．3 點云精細配準并行加速的實現
3．4 配準算法實驗
3．4．1 實驗環境配置
3．4．2 實驗數據
3．4．3 點云配準效果
3．5 本章小結
第4章 點云三維幾何精細建模
4．1 CSG-BREP拓撲模型定義
4．1．1 現有拓撲模型的分析
4．1．2 CSG-BREP拓撲模型內拓撲定義
4．1．3 CSG-BREP拓撲模型外拓撲定義
4．2 CSG-BREP拓撲模型構建
4．2．1 模型構建算法
4．2．2 拓撲重構算法
4．3 CSG-BREP拓撲模型查詢分析
4．3．1 拓撲元素的查詢算法
4．3．2 查詢子級拓撲元素算法
4．3．3 查詢父級拓撲元素算法
4．4 本章小結
第5章 高精度模型紋理重建
5．1 紋理重建分析
5．2 高精紋理重建模型解算
5．2．1 誤差方程及初始值的確定
5．2．2 角度及攝站到物方距離的精確值
5．2．3 外方位元素解算
5．3 高精度紋理重建精度分析
5．3．1 實驗數據
5．3．2 算法實驗對比
5．3．3 實驗分析
5．4 本章小結
第6章 三維交互可視化
6．1 可視化渲染管線
6．2 GPu基本幾何體的渲染
6．2．1 光照
6．2．2 梯形體的涫染
6．2．3 球和圓柱的渲染
6．3 點云模型的渲染
6．3．1 點云模型渲染的流程
6．3．2 點云模型GPU渲染
6．4 精細三維空間數據的交互拾取
6．4．1 點云拾取
6．4．2 三角網的拾取
6．4．3 幾何實體的拾取
6．5 本章小結
第7章 系統實現
7．1 系統架構
7．2 系統總體設計
7．2．1 點云處理及重建流程
7．2．2 功能模塊設計
7．2．3 數據管理設計
7．3 系統界面及功能
7．3．1 總體界面
7．3．2 核心功能
7．4 本章小結
第8章 工程應用
8．1 古建筑數字化保護中的應用
8．1．1 外業測繪
8．1．2 模型數據成果
8．1．3 三維場景
8．1．4 修繕變化檢測
8．1．5 古建筑剖面圖
8．2 現代建筑點云建模應用
8．2．1 數據源
8．2．2 建模過程
8．3 后母戊鼎精細建模
8．3．1 建模工藝流程
8．3．2 模型應用
8．4 本章小結
參考文獻
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